采油注水基础知识普及.ppt

1、油田注采系统知识简介,河采一矿工程组,抽油机系统效率,抽油机宏观控制图,抽油机平衡率,注水系统效率,水井工况图,提 纲,1.抽油机系统效率,概念：常规有杆抽油系统采油是通过抽油设备将地面的电能转化、传递给井筒中的生产流体，从而将其举升至地面的采油方式。整个系统的工作实质上就是能量不断传递和转化的过程，在能量的每一次传递和转化时都会有一定的能量损失。从地面供入系统提供的能量扣除系统中的各种损失，就是系统给井筒流体的有效能量，其与系统输入的能量之比即为抽油机井的系统效率。,P入 拖动抽油机的电动机的输入功率为抽油机的输入功率。 P光 提升液体和克服各种阻力所消耗的功率为抽油机的光杆功率。 P水 将

2、井下液体提升到地面所需要的功率叫有效功率，也叫水力功率,1.抽油机系统效率,效率分解 抽油机系统的效率分为两部分，即地面效率和井下效率。以光杆悬绳器为界，悬绳器以上的机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率；悬绳器以下到抽油泵为井下效率，即： 式中地地面效率；井井下效率。,1.抽油机系统效率,地面部分的能量损失发生在电动机、皮带和减速箱、四连杆机构中： 式中 K有效载荷系数； 1电动机效率； 2皮带和减速箱效率； 3四连杆机构效率。,1.抽油机系统效率,由于皮带的输出功率（减速箱输入功率）不便测试，因此不再进一步将它们分开。有效载荷系数K是由于上下冲程时四连杆机构中能量的传递方向不同而引入的

3、一个系数。 各个效率又可分别表示为：,P1电动机输入功率，即P ，kW； P2电动机输出功率，kW； P3减速箱输出功率，kW； P4光杆功率，即P光，kW。,1.抽油机系统效率,井下部分能量损失在盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱中，因此： 式中 4盘根盒效率； 5抽油杆效率； 6抽油泵效率； 7管柱效率。,1.抽油机系统效率,各个效率又分别表示为： 式中 P5光杆经盘根盒后传给抽油杆的功率，kW； P6抽油泵的输入功率，kW； P7抽油泵的输出功率，kW； P8有杆抽油系统的有效功率，即P水，kW。,1.抽油机系统效率,1.抽油机系统效率,抽油机的输入功率,式中：,1.抽油机系统效率,抽油机的有

4、效功率,Q-油井实际产液量，m3/d； H-有效举升高度，m；,-油管内混合液密度，103kg/m。,1.抽油机系统效率,计算方法：,1、常规法 2、实测计算法 3、停开机计算法 4、井口流速计算法 5、拟自喷井法 6、抽油量法 7、柱塞做功法 8、折算举液高度法,1.抽油机系统效率,计算方法：,3、停开机计算法,利用开机与停机时，油井产液量不同，地层输出能量也不同，按照能量守恒原理，导出新的有效举液高度的计算公式为：,2.抽油机宏观控制图,概念：抽油机井动态控制图，是在直角坐标系中以流饱比（井底流压、沉没度等）为纵坐标，以泵效为横坐标绘制的图幅，简称工况图。,参数偏大区,待落实区,合理区,断

5、脱漏失区,参数偏小区,0,10,20,30,40,50,60,70,80,0.1,0.2,0.3,0.5,0.4,0.7,0.6,0.8,0.9,，,P流/P饱,参数偏 大区,断脱漏失区,合理区,待落实区,参数偏小区,e,a,f,d,b,g,c,合理泵效 界限线,理论泵效的下限线：即该油田最小下泵深度、低含水等条件下的理论泵效,供液能力界限线,平均理论泵效线：即在该油田平均下泵深度、含水等条件下的理论泵效,理论泵效的上限线： 即该油田最大下泵深度、最高含水等条件下的理论泵效,泵、杆断脱漏失线,最低自喷流压界限线,2.抽油机宏观控制图,各区域物理意义如下： 合理区：供排协调，参数合理，泵况好，系

6、统效率高。 参数偏小区：流压偏高，泵效高，功图显示为连抽带喷功图，该区的油井是挖潜增油的主要对象。 参数偏大区：流压低，功图显示供液不足或气体影响严重，主要是地层条件差，抽汲参数偏大引起，因此,需采取油层压裂，酸化等改造措施或调整注水量和调小参数达到供采协调。 断脱漏失区：流压高、泵效低。主要原因是泵磨损严重或泵工作不正常 (如泵阀漏等 ) 、油管漏或抽油杆断脱、筛管堵等现象。对该区的油井应进行诊断和综合分析,弄清泵效低的原因 ,进而制定相应的措施使其恢复正常生产。 待落实区：流压泵效不协调。理论分析是不应出现的，主要是由于量油不准或动态数据有误所致。,2.抽油机宏观控制图,抽油机模板制作方法

7、,（1）统计法： 统计法确定模板，主要是基于油井各种动静态数据与油井对应工况（示功图解释结果），分别通过统计和计算出油井对应工况和相应位置，进而以不同工况油井位置为界，确定出以上六条界线，从而生成适合于该区块的评价模板。 注意： 模板必须针对同一区块或具有同一流体物性的区块； 必须选择区块所有油井或具有代表性的油井； 统计中个别问题井，可以不予考虑。,2.抽油机宏观控制图,抽油机模板制作方法,（2）经验法： 经验法是指根据现场实际经验，且基于区块油井的不同工况，再结合对应油井的特征值（如：流压、泵效等），进而确定出对应的六条界线。 理论泵效上下线的确定： 由抽油机井基本模板可知，理论泵效上下线

8、为曲线，因此与其他控制线不同，理论泵效上下线必须由多个点组成。且其点数越多，越能全面反映油井生产状况。 由曲线可知，曲线上点主要由泵效和流压组成，因此在其它基础参数相同条件下，主要是确定理论泵效上下线始、终点。而其它点可在相应范围内取值，进而应用迭代法计算不同压力下对应的理论泵效，再结合理论泵效和实际泵效的误差要求，最后分别计算出不同压力下对应的泵效，进而确定出理论泵效上下线。,2.抽油机宏观控制图,抽油机模板制作方法,给定a值（供液能力界限），计算出当流压等于供液能力界限a时的泵效。,.理论泵效线始点,2.抽油机宏观控制图,抽油机模板制作方法,.理论泵效线终点,给定d值（自喷流压界限），计算

9、出当流压等于自喷流压d时的泵效,a. 若,h（即当计算泵效大于最大泵效时），则终点位置应为线1和h线 （泵效最大值）的交点。,（即当计算泵效大于等于断脱漏失，小于等于最大泵效时），则终点位置应为线2和d线（自喷流压界限）的交点,c（即当计算泵效小于断脱漏失界限时），则给定g值，计算出 当流压最大时的泵效,，判断：如果,则终点位置应为线3和c线（断脱漏失界限）的交点；如果,c，即当计算泵效小于断脱漏失线时,b. 若,c. 若,（即当计算泵效大于断脱漏失界限时），,则终点位置应为线4和g线（流压等于最大值）的交点。,b f a e h d c g,4,3,2,1,g,3.抽油机平衡率,抽油机不平衡

10、的后果 上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命； 由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油装置的寿命。 破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。,3.抽油机平衡率,1）游梁平衡方式计算 达到平衡所需要的游梁平衡块重:,游梁平衡,3.抽油机平衡率,2）曲柄平衡方式计算 平衡半径公式：,曲柄平衡,3.抽油机平衡率,3）复合平衡方式计算 平衡半径公式：,复合平衡,3.抽油机平衡率,平衡测量与调整 （1）利用 “上、下冲程电流峰值相等”来检测抽油机的平衡情况。 测电动机上、下冲程的电流峰值Iu和Id IuId 平衡不足

11、 IuId 平衡过重 在两个电流中有一个小的，一个大的 若I小/I大0.8时就认为是平衡了，否则就要重新计算平衡半径或平衡重，重新调整平衡。 （2）测量驴头上、下冲程的时间 平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。 如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。,3.抽油机平衡率,抽油机功率曲线是一个随冲程周期为周期的连续函数。数学分析得知, 每一个周期性的非正弦量只要满足狄利斯利条件, 就可以分解成一系列的三角级数。抽油机的功率曲线函数能满足狄利斯利条件, 可以展开成收敛的三角级数傅立叶级数, 即：,功率法调整抽油机平衡方法,3.抽油机平衡率,推出平衡块调整量的计算公式,3.抽油机平衡率,扭矩法：,

12、上冲程中最大扭矩与下冲程中最大扭矩的比值为扭矩平衡率，其值大于70%，则认为平衡；反之不平衡。不平衡时平衡块的平衡半径为：,3.抽油机平衡率,简易算法：,1.注水系统效率,输入电机功率,电机,电机损失,输出机械功,水泵,水泵损失,输入水力能,管网,管网损失,1.注水系统效率,W1=W2+W3+W4+W5+W6,1) 电动机效率计算,电动机的平均运行效率公式为：,Po-电动机空载功率，kW R-电动机定子直流电阻， K-损耗系数，一般可取0.01 空载功率和定子直流电阻有厂家提供。,采用流量法时，注水泵效率计算公式为：,注水泵平均运行效率按计算公式为：,2)注水泵运行效率计算,注水管网运行效率计

13、算公式为：,3)注水管网运行效率计算,P4ii号注水井井口压力，MPa qvji- P4ii号注水井注水量，m3/d qvpii号注水泵出口流量， m3/d P2ii号注水泵出口压力与i号注水罐出口压力差，MPa,1.注水系统效率,注水系统效率计算公式为：,注水泵站： 单耗=输入功率/排量 标耗=单耗/出口压力 泵效率=有用功率/（电机效率*输入功率） 机组效率=有用功率/输入功率=电机效率*泵效率 有用功率=0.2777*排量*（出口压力-进口压力） 输入功率=1.732*电压*电流*功率因数/1000 站内管网效率=干压/泵压 站内效率=站内管网效率*电机效率*泵效率 站外管网效率=注水井

14、加权油压/注水站干压 系统效率=站内效率*站外管网效率,注水系统效率测试表数据简析,2.水井工况图,注水井工况控制图版,配注完成80% 和120%,A,B,C,D,A：攻欠增注区 B：余压欠注区 C：合格区 D：超注区,2.水井工况图,A：攻欠增注区 处于攻欠增注区的水井，虽然其配注完成率较低，但是由于其压差值较大，这类水井有增注的潜能，可以通过调节控水闸门等有效方法来增大注水量，实施水井的攻欠增注。,B：余压欠注区 处于余压欠注区的水井，配注完成率较低，压差值较小，油压几乎与泵压持平，分析其原因可能是地层出砂砂埋井底、注入水水质差井筒结垢等原因导致注水地层渗透率增大，注入水难以注入或者需要更大的压力才能注入地层。针对这类水井，分析其欠注主要诱因，可以通过洗井排砂恢复注水，如果洗井未见效，建议进行作业冲换等措施来解决问题,2.水井工况图,C：合格